Лекція - Побудова діаграм статичної стійкості
Завдання про побудову діаграми статичної стійкості з використанням ЕОМ за максимальної автоматизації введення вихідних даних у принципі вирішено. Однак для побудови діаграми статичної стійкості в суднових умовах можуть служити пантокарени і універсальні діаграми стійкості, що містяться в Інформаціях про стійкість судна.
Пантокаренами називаються криві плечей форми lф, побудовані функції об'ємного водотоннажності V для постійних значень кутів крену 10, 20°,... і т. д. (рис. 6). Використовуючи пантокарени, обчислення плечей статичної стійкості для тих же кутів крену і даного об'ємного водотоннажності виробляють за формулою
1 = 1ф - a sinθ = 1ф - (zg - zc) sinθ. (7.1)
При цьому плечі форми знімають з пантокарен, як наказано на рис.6, аплікату центру тяжкості судна zg знаходять з розрахунку навантаження, що відповідає даному водотоннажності V,
а аплікату zc центру величини - за відповідною кривою, що входить до числа кривих елементів теоретичного креслення.
Мал. 6. Пантокарени.
Поряд з пантокаренами для швидкого побудови діаграми статичної стійкості в суднових умовах може бути універсальна діаграма статичної стійкості, яку будують у конструкторському бюро при проектуванні судна і включають до складу допоміжних матеріалів для самостійних розрахунків, що містяться в Інформації про стійкість (рис.
Мал. 7. Універсальна діаграма статичної стійкості.
Діаграма статичної стійкості будується для конкретного судна і відповідає певним водотоннажності та положення Ц.В. по висоті. Якщо у даного судна зміниться водотоннажність або апліката Ц.Т., то діаграма статичної стійкості набуваєінший вид. Ця обставина завжди слід мати на увазі, і, перш ніж скористатися діаграмою для вирішення будь-яких питань щодо стійкості даного судна, необхідно звернути увагу на її відповідність наявному навантаженню судна. Кожне судно має бути забезпечене комплектом діаграм статичної стійкості, що характеризують стійкість його при найбільш часто зустрічаються випадках завантаження.
Діаграми статичної стійкості відрізняються великою різноманітністю форм кривих, але всі вони мають деякі загальними властивостями:
1. Початкова ділянка діаграми статичної стійкості є прямою похилою лінією. Це видно, якщо прирівняти дві формули моменту, що відновлює; метацентричну формулу поперечної стійкості, що застосовується тільки для малих кутів крену, і формулу моменту, що відновлює, справедливу для будь-яких кутів крену, тобто.
Mθ = D' × h × θ і Mθ = D' × lст,
звідки: lст = h × θ
При малих кутах крену поперечна метацентрична висота - постійна величина, тому залежність між плечем статичної стійкості lст і кутом крену θ при малих кутах крену є лінійною і зображується прямою лінією.
2. Відрізок перпендикуляра, відновленого з точки на осі абсцис, що знаходиться на відстані одного радіана (57,3 град) від початку осей координат, до точки перетину його з початкової дотичної до кривої, визначає на діаграмі статичної стійкості поперечну метацентрнську висоту h, взяту в масштабі плечей статичної стійкості. Проте графічно визначати метацентричну висоту h за діаграмою статичної стійкості не рекомендується, т.к. проведення дотичної до кривої не може бути виконане з необхідною точністю.
3. Висхідна частина кривої діаграмиСтатична стійкість характеризує стійке положення рівноваги судна, а низхідна - нестійке.